Файл: Гольденберг Л.М. Импульсные и цифровые устройства учебник.pdf

Согласно ф-ле (1.7)

в частном случае, при Е' = Е",

іф — CoRou ln 2 «s 0,7CQROU.

Параллельный-диодный ограничитель по сравнению с после­ довательным обычно обеспечивает худшую четкость ограничения. Действительно, в параллельной схеме четкость ограничения опре­ деляется отношением Rnp/Ro, в последовательной — отношением Roop/R', неравенство Roöp'^ R практически оказывается более сильным, чем неравенство /?пр <С R0. Другим недостатком схемы

t

Е'

Рис. 3.6

параллельного диодного ограничителя является необходимость иметь малое внутреннее сопротивление источника напряжения Е. Кроме того, в параллельной схеме при запертом диоде вход и выход разделены большим сопротивлением Ro и для выделения сигнала в нагрузке без существенного ослабления необходимо, чтобы входное сопротивление нагрузки /?п значительно превосхо­ дило сопротивление Ro, что не всегда имеет место. С другой сто­ роны, последовательная схема обладает тем недостатком, что на высоких частотах и при крутых перепадах напряжения проходная емкость диода создает в режиме ограничения (при запертом дио­ де) паразитную связь между входом и выходом.

Д в у с т о р о н н и е д и о д н ы е о г р а н и ч и т е л и. Двусто­ ронний диодный ограничитель можно получить путем соединения односторонних ограничителей. Для этого могут использоваться

209

схемы как с последовательным, так и с параллельным ограниче­ ниями.

На рис. 3.7 приведены схемы двустороннего последователь­ ного ограничителя и соответствующая временная диаграмма. При

3.1.3. УСИЛИТЕЛИ-ОГРАНИЧИТЕЛИ

Транзисторный ключ ОЭ (рис. 2.12), рассмотренный в гл. 2, является примером усилителя-ограничителя, имеющего два по­ рога ограничения: первый порог определяется уровнем входного напряжения ивх(1 ), при котором транзистор заперт, а второй — уровнем ивх(1 ), при котором транзистор насыщен.

210

В режимах отсечки и насыщения коэффициент передачи равен

стора длительность выходного импульса больше длительности входного. Для уменьшения степени насыщения или предотвраще­ ния насыщения включенного транзистора используется входная

наиболее крутые участки сину­ соиды и при большом коэффи­ циенте усиления выходные им­ пульсы обладают короткими фронтами.

В качестве усилителя-огра­ ничителя широко применяется ключ ОЭ с трансформаторным

выходом, рассмотренный в гл. 2. Основные расчетные соотноше­ ния для усилителей-ограничителей такие же, как в соответствую­ щих схемах ключей; они приведены в гл. 2.

Усилители-ограничители на многоэлектродных лампах не от­ личаются по схеме от рассмотренных в гл. 2 ламповых ключей. Ограничение получают за счет отсечки анодного тока (при на­ пряжении на сетке лампы, меньшем потенциала Egо запирания лампы), а также за счет появления сеточных токов (сеточное огра­ ничение) или за счет верхнего изгиба анодно-сеточной характе-' ристики, обусловленного переходом лампы в область критиче­ ского режима (анодное ограничение).

3.1.4. ПРИМЕНЕНИЕ ОГРАНИЧИТЕЛЕЙ

Ограничители являются основными элементами многих им­ пульсных устройств; они применяются для:

— формирования импульсов стандартной амплитуды путем ог­ раничения входной последовательности импульсов некоторым за­ данным уровнем (рис. 3.9);

211

—восстановления формы импульса, вершина которого иска­ жена помехой (рис. 3.10);

—фиксации уровня импульса, для сокращения длительности фронтов (см., например, разд. 5.4);

—селекции импульсов по амплитуде и полярности (см. гл. 10);

коллекторного напряжения в ключах, триггерах, мультивибрато­ рах и т. д.);

—восстановления постоянной составляющей и фиксации раз­ личных уровней сигналов (см. ниже);

—формирования импульсов из синусоидального напряжения

212

Следовательно, длительность фронта выходного напряжения тем меньше, чем меньше отношение E/Um. Путем многократного ограничения и последующего усиления можно получить прямо­ угольное напряжение с весьма крутыми фронтами.

Если входное синусоидальное напряжение генерируется высо­ костабильным генератором, то период следования п временное положение фронтов выходного напряжения также высокостабиль­ ны. Поэтому указанный метод формирования прямоугольного на­ пряжения широко применяется для получения (путем последую­ щего дифференцирования этого напряжения) масштабных мар­ керных меток времени в различных индикаторных устройствах.

3.1.5. ДИНАМИЧЕСКОЕ СМЕЩЕНИЕ. ФИКСАТОРЫ УРОВНЯ

Передача переменного напряжения от одного каскада к дру­ гому часто осуществляется через разделительные /?С-цепи, рабо­ та которых рассмотрена в гл. 1. Там было показано, что при передаче периодического напряжения разделительный конденса­ тор заряжается в стационарном режиме до уровня, определяе­ мого постоянной составляющей передаваемого напряжения. Если,, например, передаваемое напряжение симметрично, т. е. его по­ стоянная составляющая равна нулю, то и среднее за период зна­ чение напряжения на конденсаторе также равно нулю. При этом предполагалось, что заряд конденсатора в течение одной части периода и его разряд в течение другой части происходят с одной и той же постоянной времени. Другими словами, предполагалось,, что сопротивления цепей заряда и разряда конденсатора одина­ ковы.

Если периодическое напряжение передается через разделитель­ ный конденсатор на ограничитель (рис. 3.12а), то сопротивления цепей заряда и разряда оказываются неодинаковыми. При этом разделительный конденсатор будет заряжен до некоторого по­ стоянного напряжения даже при отсутствии постоянной состав­ ляющей передаваемого напряжения и напряжение на конденса­ торе явится дополнительным напряжением смещения, которое сов­ местно с напряжением внешнего источника смещения определяет порог и уровень ограничения. Это дополнительное смещение бу­ дем называть динамическим смещением, в отличие от статиче­ ского смещения, определяемого внешним источником.

213.

Установим связь между параметрами ограничителя и уровнем заряда разделительного конденсатора. Пусть, например, на вход схемы рис. 3.12а подано периодическое напряжение uBX(t), форма которого показана на рис. 3.12 6. Когда диод открыт, конденса­ тор Ср заряжается, причем сопротивление зарядной цепи

R ' = R \ \ R P = R R p / ( R + R P ).

В течение той части периода, когда диод заперт, конденса­ тор разряжается, причем со­ противление разрядной цепи

R " = Я р .

В стационарном режиме приращение напряжения

#■ наклонной штриховкой.

Разрядный ток і2 « («„х— U0 )/R", убыль напряжения на кон­ денсаторе

где S2— площадь, показанная на рис. 3.12 6 горизонтальной штри­ ховкой.

214